Metalli e leghe sono entrati nelle nostre vite così da vicino che a volte non ci pensiamo nemmeno. Già nel 4-3 millennio aC ebbe luogo la prima conoscenza dell'uomo con le pepite. Da allora è passato molto tempo e ogni anno la lavorazione dei metalli è solo migliorata.
Lo zinco ha giocato un ruolo importante in questo. Le leghe a base di esso sono utilizzate in molti settori. In questo articolo, esamineremo le leghe di zinco e il loro ruolo nelle nostre vite.
Metallo di transizione
Lo zinco è noto per essere un fragile metallo di transizione bianco-bluastro. Viene estratto da minerali semimetallici. Il processo per ottenere lo zinco puro è piuttosto complesso e richiede tempo. Innanzitutto, il minerale contenente dall'1 al 4% di zinco viene arricchito mediante flottazione selettiva. Attraverso questo processo si ottengono concentrati (55% Zn). Successivamente, devi ottenere l'ossido di zinco. Per questo, i concentrati risultanti vengono calcinati in forni in un letto fluido. Solo daossido di zinco, puoi ottenere questo metallo nella sua forma pura e ci sono due modi per farlo.
Ottenere zinco
Il primo è elettrolitico, basato sul trattamento dell'ossido di zinco con acido solforico. Come risultato di questa reazione, si forma una soluzione di solfato, che viene purificata dalle impurità e sottoposta a elettrolisi. Lo zinco viene depositato su catodi di alluminio, che viene poi fuso in forni ad induzione. La purezza dello zinco così ottenuta è di circa il 99,95%.
Il secondo metodo, il più antico, è la distillazione. I concentrati vengono riscaldati ad una temperatura molto elevata (circa 1000 ° C), vengono rilasciati vapori di zinco che, per condensazione, si depositano su vasi di argilla. Ma questo metodo non dà la purezza del primo. Il vapore risultante contiene circa il 3% di varie impurità, incluso un elemento così prezioso come il cadmio. Pertanto, Zn viene ulteriormente purificato per segregazione. Alla temperatura di 500°C si difende per qualche tempo e si ottiene una purezza del 98%. Per l'ulteriore produzione di leghe, questo è sufficiente, perché lo zinco è ancora legato con gli stessi elementi. Se ciò non bastasse si ricorre alla rettifica e si ottiene lo zinco con una purezza del 99,995%. Pertanto, entrambi i metodi consentono di ottenere zinco di elevata purezza.
Una coppia inseparabile di metalli
In genere, il piombo è presente nelle leghe di zinco come impurità. In natura, questa coppia inseparabile di metalli si trova abbastanza spesso. Ma in effetti, un alto contenuto di piombo in una lega di zinco ne degrada le proprietà fisiche, creando una tendenza alla corrosione intergranulare se ècontenuto supera lo 0,007%. Piombo e zinco si trovano più comunemente insieme nei bronzi allo stagno e nell'ottone.
Se parliamo dell'eutettico di questi due elementi, è importante notare che fino a una temperatura di 800°C non si mescolano tra loro e rappresentano due liquidi diversi. Durante il raffreddamento rapido, si verifica una distribuzione uniforme di Pb sotto forma di inclusioni arrotondate lungo i bordi del grano. La lega di zinco-piombo viene utilizzata per realizzare lastre da stampa poiché si dissolve molto rapidamente nell'acido. Molto spesso, le impurità di piombo vengono rimosse dallo zinco utilizzando un metodo di distillazione.
Lega di zinco rame
L'ottone è una lega conosciuta anche prima della nostra era. A quel tempo, lo zinco non era stato ancora scoperto, ma il minerale era ampiamente utilizzato. In precedenza, l'ottone veniva ottenuto legando smithsonite (minerale di zinco) e rame. Fu solo nel XVIII secolo che questa lega fu prodotta per la prima volta utilizzando zinco metallico.
Ai nostri tempi, ci sono diverse varietà di ottone: monofase e bifase. I primi contengono circa il 35% di zinco, mentre i secondi contengono il 50% e il 4% di piombo. Gli ottoni monofase sono molto duttili, mentre la seconda varietà è caratterizzata da fragilità e durezza. Considerato il diagramma di stato di questi due elementi, possiamo concludere che essi formano una serie di fasi elettroniche: β, γ, ε. Un'interessante varietà di ottone è il tompak. Contiene solo fino al 10% di zinco e per questo ha una duttilità molto elevata. Tompak viene utilizzato con successo per il rivestimento in acciaio e la produzione di bimetalli. prima di luiusato per fare monete e imitazioni d'oro.
Zinco e acciaio
Quasi in ogni casa puoi trovare oggetti zincati: secchi, pentole, acqua bollente, ecc. Tutti sono protetti in modo affidabile dalla ruggine grazie allo zinco. In senso figurato, ovviamente, l'acciaio è rivestito con questo metallo e, logicamente, non stiamo parlando di una lega. D' altra parte, sapendo come avviene la galvanizzazione, si può sostenere il contrario. Il fatto è che lo zinco fonde a una temperatura molto bassa (circa 400 ° C), e quando entra nella superficie dell'acciaio allo stato liquido, si diffonde in essa.
Gli atomi di entrambe le sostanze sono strettamente legati, formando una lega ferro-zinco. Per questo si può tranquillamente affermare che Zn non è “deposto” sul prodotto, ma “incorporato” in esso. Questo può essere osservato in una normale situazione domestica. Ad esempio, appare un graffio su un secchio zincato. Comincia ad arrugginire qui? La risposta è inequivocabile: no. Questo perché quando l'umidità entra, i composti di zinco iniziano a rompersi, ma allo stesso tempo formano una sorta di protezione per l'acciaio. Quindi, nella maggior parte dei casi, tali leghe di zinco sono progettate per proteggere i prodotti dalla corrosione. Naturalmente, anche altre sostanze, come il cromo o il nichel, possono essere utilizzate per questi scopi, ma il costo di questi prodotti sarà molte volte superiore.
Stagno e zinco
Questa lega non è meno popolare delle altre che abbiamo già recensito. Nel 1917-1918 in Bulgaria, fu ampiamente utilizzato per realizzare recipienti speciali che tenevano liquido caldo per lungo tempo.(analoghi dei moderni thermos). Al giorno d'oggi, la lega di zinco-stagno è ampiamente utilizzata nell'industria radiofonica ed elettrica. Ciò è dovuto al fatto che la composizione con un contenuto di Zn del 20% viene saldata molto bene e la lucidatura del deposito viene mantenuta a lungo.
Ovviamente, come rivestimento anticorrosivo, questa lega può essere utilizzata anche. Le sue caratteristiche sono molto simili al rivestimento al cadmio, ma allo stesso tempo meno costoso.
Proprietà delle leghe di zinco
Ovviamente, tutte le composizioni con questo metallo differiscono l'una dall' altra nella sua percentuale. In generale, le leghe di zinco hanno buone proprietà di colata e meccaniche. Innanzitutto la resistenza alla corrosione. Soprattutto, si manifesta in un'atmosfera di aria secca e pulita. Possibili manifestazioni di corrosione possono essere osservate nelle città industriali. Ciò è dovuto alla presenza nell'aria di vapori di acido cloridrico, cloro e ossidi di zolfo che, condensando con l'umidità, rendono difficile la formazione di un film protettivo. Rame-stagno-zinco è una lega caratterizzata da elevate proprietà protettive. È questa composizione che è meno suscettibile alla corrosione, specialmente in un'atmosfera industriale. Se parliamo delle proprietà di colata dello zinco, allora, ovviamente, dipendono dagli elementi di lega nelle sue leghe.
Quindi, ad esempio, l'alluminio rende la loro struttura omogenea, a grana fine, la nobilita, riduce l'effetto negativo del ferro. Un altro importante elemento legante è il rame. Aumenta la forza e riducecorrosione intercristallina. La lega rame-zinco ha un'elevata resistenza all'urto, ma allo stesso tempo perde parzialmente le sue proprietà di colata.
Campi di applicazione dello zinco e sue leghe
In effetti, le parti in leghe di zinco sono abbastanza comuni ai nostri tempi. Nonostante il fatto che la plastica stia sostituendo i prodotti in metallo, in alcuni casi non è possibile farne a meno. Ad esempio, l'industria automobilistica è un'industria che non può fare a meno delle leghe di zinco. Filtri, coppe, carter carburatore e pompa carburante, copriruota, marmitte: tutto questo e molto altro è realizzato utilizzando i composti di questo elemento chimico.
A causa del fatto che le leghe di zinco hanno buone proprietà di colata, da esse vengono colate parti complesse di varie forme con uno spessore minimo della parete. L'edilizia è un altro settore in cui queste leghe sono indispensabili. Lo zinco laminato viene utilizzato per coperture, tubi e grondaie. Nonostante la tendenza a ridurre la produzione di leghe di zinco, non è possibile abbandonarne la produzione a causa della relativa economicità e delle proprietà meccaniche del materiale.
